В дискретной системе (либо в некоторой её части) сигнал не
непрерывно зависит от времени, а имеет дискретную (прерывистую)
форму. В такой системе присутствует элемент, преобразующий
непрерывный сигнал в прерывистый. Указанное преобразование называют
часто квантованием (дроблением). Различают квантование по уровню,
квантование по времени, и комбинированное. Квантование по уровню
соответствует появлению сигнала в виде ряда дискретных уровней в
произвольные моменты времени (рис.5.1,а). При квантовании по
времени обеспечивается фиксация дискретных моментов времени, в
которые уровень сигнала может принимать произвольные значения
(рис.5.1,б). При третьем виде квантования непрерывный сигнал
заменяется дискретными уровнями, ближайшими к значениям
непрерывного квантуемого сигнала в дискретные моменты времени
(рис.5.1,в).
t
t
t
x1 x2
x1 x2
x1 x2
а б в
Рис.5.1. Квантование непрерывного сигнала.
x1- непрерывный сигнал,
x2 - квантованный сигнал.
В результате квантования по уровню непрерывная функция времени
x1(t) заменяется ступенчатой функцией. При квантовании по времени
непрерывный сигнал x1(t) заменяется так называемой решётчатой
функцией
x1(nT), если t = nT, n = 0,1,2,…;
x2(t) = (5.1)
0, если t ≠ nT,
где T – шаг квантования по времени, или период дискретности.
Важным при этом является тот факт, что ординаты решётчатой функции
точно равны значениям непрерывного сигнала в дискретные моменты
времени t=nT.
Среди большого разнообразия дискретных элементов в системах
автоматики весьма распространены импульсные элементы (ИЭ),
осуществляющие квантование воспринимаемого ими сигнала по времени.
В дальнейшем будут рассматриваться элементы теории именно
импульсных систем автоматического регулирования, в состав которых
импульсный элемент входит как обязательная часть, и при этом
осуществляется квантование только по времени. Кроме того, здесь мы
ограничимся рассмотрением линейных импульсных систем.
В практически использующихся дискретных системах ИЭ обычно
располагается в цепи сигнала ошибки, поэтому во многих случаях
функциональная схема замкнутой импульсной системы с одним
импульсным элементом ИЭ и непрерывной частью НЧ может быть
представлена в виде, показанном на рис.67. К дискретным системам
относятся также цифровые системы управления, содержащие цифровые
управляющие машины (ЦУМ), которые могут выполнять функции задающих,
сравнивающих и корректирующих устройств.
y
x
z
u
ИЭ НЧ
Рис.5.2. Функциональная схема замкнутой
импульсной системы.
Формы импульсов, генерируемых ИЭ, могут быть самыми разнообразными
(но одинаковыми для конкретного ИЭ): прямоугольными, треугольными,
параболическими и т.п.
В зависимости от того, какой параметр импульса принимается в
качестве носителя информации о значении непрерывной величины,
употребляют термин «модуляция», сопровождаемый указанием, какая
именно модуляция осуществляется импульсным элементом. Существует
три основных типа модуляции:
- амплитудно-импульсная (АИМ), при которой информативным признаком
является высота импульса, прямо пропорциональная (в частном случае
равная) значению непрерывной величины на шаге квантования. Ширина
импульса постоянна, а моменты начала импульсов разделены периодом
повторения T0 (рис.5.3,б).
- широтно-импульсная (ШИМ), при которой информативным признаком
является ширина импульса, прямо пропорциональная значению
непрерывной величины. Высота импульсов постоянна, а моменты начала
импульсов разделены периодом повторения T0 (рис.5.3,в).
- время-импульсная (ВИМ), называемая также фазо-импульсной, при
которой сохраняются постоянными высота и ширина импульсов, а
носителем информации является момент начала импульса : чем больше
значение непрерывной величины, тем позже возникает импульс
(рис.5.3,г). Графики рис.5.3 приведены для случая импульсов
прямоугольной формы.
T
x1(t)
t
a
t
x2(t)
τ
τ
б
t
x2(t)
τ1
τ2
τ3
в
t
x2(t)
г
Рис.5.3. Типы модуляции.
а– непрерывный сигнал, б – АИМ, в – ШИМ, г – ВИМ.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ДИСКРЕТНЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
145
0
2 минуты
Понравилась работу? Лайкни ее и оставь свой комментарий!
Для автора это очень важно, это стимулирует его на новое творчество!